王茂鑒，石薇，常生華，張程，賈倩民，侯扶江

（蘭州大學(xué)草種創(chuàng)新與草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)全國重點實驗室，蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點實驗室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020）

近年來我國肉禽類基本消費需求的持續(xù)增長帶來了畜牧業(yè)的快速發(fā)展，同時加劇了飼草料短缺，飼料危機正威脅著我國食物安全［1-2］。飼用玉米（Zea mays）是一種高產(chǎn)的飼草作物，它是西北地區(qū)冬季牛羊的主要飼料來源［3-4］。但是，由于飼用玉米蛋白質(zhì)含量較低，在喂食飼用玉米的同時還需要加入豆粕等蛋白質(zhì)含量高的草料，以此提高家畜健康水平及奶類質(zhì)量［5］。玉米-豆科作物間作是近年來的研究熱點，間作中豆科作物的固氮作用可以減少肥料的施用量［6］，提高肥料利用效率［7-8］。一些研究發(fā)現(xiàn)，玉米-豆科作物間作能顯著增加玉米株高和穗長，提高玉米干物質(zhì)積累速率，進(jìn)而增加干物質(zhì)積累量［9-11］，并且在提高飼草產(chǎn)量的同時還能夠改善品質(zhì)［12-13］。但也有研究表明，玉米-拉巴豆（Dolichos lablab）間作的鮮草產(chǎn)量較單作沒有明顯增加，而粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量顯著提高［14］。此外，玉米-豆科作物間作能減少水分流失，提高土壤含水量［15］，并且由于間作系統(tǒng)根系空間分布更均勻，其水分利用效率（water use efficiency，WUE）高于單作［16］。因此，探明適宜于河西地區(qū)的禾-豆間作模式對當(dāng)?shù)睾底鬓r(nóng)業(yè)發(fā)展和推動草產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。

河西灌區(qū)位于我國北方農(nóng)牧交錯帶，是我國主要牧草產(chǎn)區(qū)，但該地區(qū)全年降水量較少，水資源浪費嚴(yán)重［17］。調(diào)虧灌溉是一種廣泛推廣的節(jié)水灌溉方式，其是將有限的水資源通過人為調(diào)控分配到作物生長的重要時期，對其他時期的水分進(jìn)行適當(dāng)減少以達(dá)到節(jié)水的目的。相關(guān)研究表明，玉米苗期適當(dāng)?shù)母珊得{迫更有利于根、莖生長，從而加強玉米后期生長競爭力［18］，并且調(diào)虧灌溉可加快玉米干物質(zhì)向果穗轉(zhuǎn)移，促進(jìn)果穗干物質(zhì)積累［19］。李明陽等［20］研究發(fā)現(xiàn)，對大豆（Glycine max）進(jìn)行輕度虧水不會影響大豆產(chǎn)量，并且可以提高WUE。多數(shù)研究表明，調(diào)虧灌溉可以提高作物產(chǎn)量［21-22］和WUE［23-24］。但也有研究指出，調(diào)虧灌溉會降低玉米產(chǎn)量，且在玉米不同生育期虧水對其生長的影響存在差異［25-27］。可見，調(diào)虧灌溉對作物影響效應(yīng)的研究結(jié)果存在一定分歧，并且在河西灌區(qū)玉米-豆科作物間作條件下，調(diào)虧灌溉對飼草作物產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用的影響效應(yīng)還不明確，仍需進(jìn)一步研究。

因此，本試驗在2019-2020年將玉米-豆科作物間作和調(diào)虧灌溉相結(jié)合，通過設(shè)置3 個種植方式和6 種灌溉模式，擬解決以下科學(xué)問題：1）在河西地區(qū)飼用玉米間作豆科作物是否能夠增產(chǎn)和改善飼草品質(zhì)？拉巴豆較秣食豆（Glycine max）是否更適合與飼用玉米間作？2）探明河西地區(qū)飼用玉米-豆科作物間作系統(tǒng)的節(jié)水灌溉方式。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗于2019-2020年連續(xù)兩年在蘭州大學(xué)臨澤草地農(nóng)業(yè)試驗站（39°15′N，100°02′E）進(jìn)行，該地區(qū)天然草地屬鹽漬化草甸，溫帶大陸性干旱氣候，海拔1390 m。30年平均氣溫為8.94 ℃，年平均降水量為113.6 mm，且降水主要集中在夏秋季，約占全年總降水的60%以上。2019年該地的平均降水量為167.7 mm，屬降水較多的年份，2020年該地平均降水量為122.1 mm，屬正常降水年份。2019年播種前0～30 cm 的土層土壤容重為1.33 g·cm-3，pH 為8.65，有機質(zhì)含量為8.3 g·kg-1，堿解氮含量為30.2 mg·kg-1，有效磷含量為21.5 mg·kg-1，速效鉀含量為126.6 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計和田間管理

本試驗采用兩因素隨機區(qū)組設(shè)計（表1），設(shè)置3 個種植模式：玉米單作（corn monocropping，C）、玉米-秣食豆間作（corn-forage soybean intercropping，CM）、玉米-拉巴豆間作（corn-laba bean intercropping，CL）。每個種植模式設(shè)置6 種灌溉方式：重度虧水（T1），即僅在6 葉期灌水1500 m3·hm-2；后期虧水（T2），即在6 葉期和12 葉期各灌水1500 m3·hm-2；交替虧水（T3），即在6 葉期和散粉期各灌水1500 m3·hm-2；后期輕度虧水（T4），即在6 葉期、12 葉期和散粉期各灌水1500 m3·hm-2；前期輕度虧水（T5），即在6 葉期、散粉期和灌漿期各灌水1500 m3·hm-2；充分灌溉（T6），即在6 葉期、12 葉期、散粉期和灌漿期各灌溉1500 m3·hm-2。共18 個處理（表1），重復(fù)3 次，共54 個小區(qū)，小區(qū)面積為33 m2（10.0 m×3.3 m），各小區(qū)之間設(shè)1 m 保護行。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Experimental design

2019年 試驗于4 月26 日播種，10 月1 日收獲。2020年 試 驗于4 月29 日播種，10 月2 日 收獲。玉 米 采用半覆 膜種植方式，覆膜寬度為60 cm，種植密度均為9.0 萬株·hm-2，寬窄行種植，窄行行距為40 cm，寬行行距為70 cm。供試飼用玉米品種為曲辰九號（新審飼玉2011042 號，云南曲辰種業(yè)股份有限公司），使用點播機進(jìn)行人工點播。秣食豆（松嫩秣食豆，黑龍江省畜牧研究所）和拉巴豆（海沃，北京百斯特草業(yè)有限公司）的種植密度均為18.0 萬株·hm-2，兩行玉米之間種植兩排豆科作物。各處理施肥量一致，在播種前施基肥磷酸二銨300 kg·hm-2和尿素75 kg·hm-2，在6 葉期追肥施尿素330 kg·hm-2。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 干草產(chǎn)量 收獲期，每個小區(qū)選取5.5 m2（5.0 m×1.1 m）的整株玉米和整株豆科作物于65 ℃烘箱烘干48 h 至恒重，玉米和豆科植株分別稱量干重，計算每hm2土地上玉米和豆科作物的干重作為干草產(chǎn)量。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì) 將玉米烘干樣分果穗、莖稈、葉片分別粉碎后混合，將豆科植株烘干樣整株粉碎，玉米和豆科作物分別密封保存。使用FOSS-NIRSDS250 型近紅外分析儀（丹麥）測定粉碎樣品的營養(yǎng)成分［粗蛋白（crude protein，CP）、粗灰分（crude ash，ASH）、粗脂肪（ether extract，EE）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）和中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）含量］。相對飼用價值（relative feeding value，RFV）的計算公式如下：

1.3.3 土壤含水量及耗水量 在播種和收獲前，各小區(qū)隨機選取3 點，取樣位置為膜上同行兩株玉米之間。使用土鉆在0～100 cm 土層每20 cm 為一層取一個土樣，田間所取土樣立即放入密閉鋁盒中保存。采用烘干法在105 ℃烘箱內(nèi)烘48 h 至恒重后稱重，計算土壤含水量，土壤貯水量（soil water storage，SWS）和土壤蒸散量（evapotranspiration，ET）公式如下：

式中：bi為i層土壤含水量（%），wi為i層土壤濕土重（g），di為i層土壤干土重（g），vi為i層鋁盒重（g）。

式中：SWS為土壤貯水量（mm），hi為第i土層深度（cm），ρi為第i土層的土壤容重（g·cm-3），n為土層個數(shù)。

式中：ET為蒸散量（mm），P為生育期降水量（mm），Ii為Ti處理灌水量（m3），SWS1為播種前0～100 cm 土層土壤貯水量（mm），SWS2為收獲期0～100 cm 土層土壤貯水量（mm）。

1.3.4 水分利用 生育期降水利用效率（precipitation use efficiency，PUE）、水分利用效率（WUE）和灌水相對生產(chǎn)效率（irrigation productive efficiency，IPE）分別用以下公式計算：

式中：Y為總干草產(chǎn)量（kg·hm-2），Y1為T1處理干草產(chǎn)量（kg·hm-2），Yi為Ti處理干草產(chǎn)量（kg·hm-2），I1為T1處理灌水量（m3），Ii為Ti處理灌水量（m3）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與制圖，使用SPSS 18 軟件進(jìn)行多因素方差分析，不同處理之間多重比較采用圖基法（Tukey’s method），顯著性水平設(shè)為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 干草產(chǎn)量

2.1.1 玉米干草產(chǎn)量 2019 和2020年灌溉方式對玉米干草產(chǎn)量影響極顯著，而種植模式和交互作用影響不顯著（圖1）。兩年在同一種植模式下，T5和T6的玉米干草產(chǎn)量顯著高于T1，T5與T6差異不顯著。平均值顯示，兩年T4、T5和T6處理的平均玉米干草產(chǎn)量之間無顯著差異，三者顯著高于T1、T2和T3。2019年T2、T3、T4、T5和T6處理的平均玉米干草產(chǎn)量較T1分別增加22.54%、23.83%、44.34%、49.84% 和51.37%，2020年分別增加19.68%、20.91%、36.33%、42.70%和43.17%。兩年在同一灌溉方式下，各種植模式的玉米干草產(chǎn)量無顯著差異。所有處理中C-T6的玉米干草產(chǎn)量最高，其次是C-T5，兩者差異不顯著。

圖1 不同處理下玉米的干草產(chǎn)量Fig.1 Hay yield of corn under different treatments不同小寫字母代表處理間差異達(dá)到顯著水平，不同大寫字母代表同一因素下不同水平間差異達(dá)到顯著水平；P 表示種植模式，I 表示灌溉方式，I×P表示交互作用；*，**分別表示在0.05 和0.01 水平差異顯著，ns 表示差異不顯著，下同。Different lowercase letters indicate significant differences among treatments，and different capital letters indicate significant differences between different levels within the same factor；P represents the planting modes，I represents the irrigation methods，and I×P represents the interaction. *，** indicate the significance of difference at the 0.05，0.01 level，respectively，ns means the difference is not significant，the same below.

2.1.2 豆科作物干草產(chǎn)量 2019 和2020年灌溉方式對豆科干草產(chǎn)量影響極顯著（圖2）。兩年在同一種植模式下，T4、T5和T6處理的豆科作物干草產(chǎn)量無顯著差異，三者均顯著高于T1和T2。平均值顯示，T2、T3、T4、T5和T6處理的豆科干草產(chǎn)量顯著高于T1，2019 較T1分別增加19.10%、28.37%、46.32%、60.58%和57.90%，2020年分別增加24.23%、33.91%、52.62%、63.56%和65.64%。兩年在同一灌溉模式下，CL 處理的干草產(chǎn)量顯著高于CM。平均值顯示，2019年CL 處理的豆科干草產(chǎn)量較CM 增加35.85%，2020年增加41.24%。所有處理中，CL-T5處理的豆科干草產(chǎn)量最高。

圖2 不同處理下豆科作物的干草產(chǎn)量Fig.2 Hay yield of legumes under different treatments#表示CM 和CL 處理的平均值差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。# indicates that the mean values of CM and CL treatments are significantly different（P＜0.05）.

2.1.3 群體干草產(chǎn)量 兩年種植模式和灌溉方式對群體干草產(chǎn)量影響極顯著，交互作用影響不顯著（圖3）。兩年在同一種植模式下，T5和T6處理的群體干草產(chǎn)量無顯著差異，兩者顯著高于T1。平均值顯示，兩年T4、T5和T6處理的平均群體干草產(chǎn)量之間無顯著差異，三者顯著高于T1、T2和T3。2019年T2、T3、T4、T5和T6的群體干草產(chǎn)量較T1分別增加19.64%、21.34%、36.91%、43.74% 和44.02%，2020年分別增加22.64%、24.42%、44.82%、50.64%和52.20%。兩年在同一灌溉方式下，各種植模式的群體干草產(chǎn)量差異不顯著。平均值顯示，CL 處理的群體干草產(chǎn)量與CM 差異不顯著，兩者顯著高于C 處理，2019年CM 和CL 處理較C 分別增加6.48%和9.47%，2020年分別增加9.09%和13.11%。兩年所有處理中CL-T6均獲得最高的群體干草產(chǎn)量，其次是CLT5，兩者差異不顯著。

圖3 不同處理下群體的干草產(chǎn)量Fig.3 Total hay yield under different treatments

2.2 營養(yǎng)品質(zhì)

2.2.1 玉米營養(yǎng)品質(zhì) 2019年灌溉方式對玉米粗脂肪和粗灰分含量影響極顯著，2020年灌溉方式對玉米各營養(yǎng)成分含量有顯著或極顯著影響，兩年種植方式對玉米粗灰分含量影響極顯著（表2 和表3）。兩年各處理的玉米粗蛋白含量無顯著差異，平均值顯示，2020年T5處理的平均玉米粗蛋白含量顯著高于T1，較T1增加9.96%。兩年同一種植模式下，T5、T6處理的玉米粗脂肪含量顯著高于T1。平均值顯示，兩年T2、T3、T4、T5和T6處理的平均粗脂肪含量顯著高于T1，2019年較T1分別增加18.18%、25.09%、25.82%、28.73%和30.18%，2020年分別增加16.10%、22.84%、25.84%、30.71%和30.71%。在間作模式下，兩年T5和T6處理的粗灰分含量顯著低于T3。平均值顯示，2019年T5和T6處理的粗灰分含量較T3分別減少了16.87%和19.83%，2020年分別減少了14.53%和15.62%，2020年T6處理的ADF 含量顯著低于T1，T5、T6處理的NDF 含量顯著低于T1，兩年各灌溉處理RFV差異不顯著。兩年同一灌溉方式下，不同種植模式的玉米各營養(yǎng)成分之間差異不顯著。平均值顯示，2019年CM、CL 處理的玉米粗灰分含量顯著高于C，2020年CL 處理顯著高于C，各種植模式的RFV 差異不顯著。

表2 2019年不同處理下玉米的營養(yǎng)成分Table 2 Nutritional composition of corn under different treatments in 2019

表3 2020年不同處理下玉米的營養(yǎng)成分Table 3 Nutritional composition of corn under different treatments in 2020

2.2.2 豆科作物營養(yǎng)品質(zhì) 兩年灌溉方式對豆科作物的粗脂肪、粗灰分、ADF、NDF 含量和RFV 影響均極顯著，種植模式對粗蛋白、ADF、NDF 含量和RFV 影響均極顯著（表4 和表5）。兩年在同一種植模式下，各處理的豆科作物粗蛋白含量無顯著差異。兩年在CM 模式下以及2020年在CL 模式下，T5、T6處理的粗脂肪含量顯著高于T1。平 均 值 顯 示，兩年T4、T5和T6的 粗 脂 肪含 量 顯 著高 于T1，2019年 較T1分 別增 加16.48%、22.25% 和23.90%，2020年分別增加26.65%、33.81%和36.10%。2020年CL 模式下T5處理的粗灰分含量顯著低于T1，兩年CM 模式下T5、T6處理的ADF 和NDF 含量顯著低于T1。平均值顯示，兩年T4、T5、T6處理的粗灰分、ADF 和NDF 含量顯著低于T1。T5和T6處理的RFV 顯著高于T1，2019年較T1分別提高21.15%和22.97%，2020年分別提高22.15%和22.91%。2019年在T5灌溉方式下，CL 處理的粗脂肪與ADF 含量顯著低于CM，2020年各灌溉方式下CL 處理的ADF 含量均顯著低于CM。平均值顯示，兩年CL 處理的粗蛋白含量顯著高于CM，2019年較CM 增加6.55%，2020年增加8.33%；2019年CL 處理的粗脂肪含量顯著低于CM，兩年CL 處理的ADF 和NDF含量顯著低于CM。兩年CL 處理的RFV 顯著高于CM，2019年較CM 提高20.44%，2020年提高20.65%。

表4 2019年不同處理下豆科作物的營養(yǎng)成分Table 4 Nutritional composition of legumes under different treatments in 2019

表5 2020年不同處理下豆科作物的營養(yǎng)成分Table 5 Nutritional composition of legumes under different treatments in 2020

2.2.3 群體營養(yǎng)品質(zhì) 2019年灌溉方式對群體粗脂肪、粗灰分含量影響極顯著，對ADF 含量影響顯著（表6）。2020年灌溉方式對各營養(yǎng)成分含量均有顯著或極顯著影響（表7）。兩年種植模式對各營養(yǎng)成分含量及RFV均有極顯著影響。兩年同一種植模式下，各處理粗蛋白含量差異不顯著，C 和CM 模式下，T5、T6處理的群體粗脂肪含量顯著高于T1，平均值顯示，2020年T5處理的群體粗蛋白含量最高且顯著高于T1，兩年T2、T3、T4、T5和T6處理的粗脂肪含量顯著高于T1，2019年較T1分別增加17.14%、23.57%、25.00%、28.21%和30.00%，2020年分別增加15.44%、21.69%、25.74%、30.51%和30.88%。2020年CM 模式下，T5、T6處理的粗灰分含量顯著低于T3，兩年同一種植模式下，各灌溉處理的ADF、NDF 含量和RFV 差異不顯著。平均值顯示，兩年T6處理的粗灰分、ADF 和2020年NDF 含量最低，但T5與T6差異不顯著，2019年T5處理的NDF 含量最低，兩年各灌溉處理的群體RFV 差異不顯著。2019年在T1、T2灌溉方式下，CL 和CM 處理的粗灰分含量顯著高于C。平均值顯示，2019年CM 和CL 處理的粗蛋白含量顯著高于C，較C 分別增加8.86%和12.39%，2020年CL 處理顯著高于CM 和C，較CM 和C 分別增加4.58%和12.63%。2020年CM 和CL 處理粗脂肪含量顯著高于C，較C 分別增加7.32%和6.69%，兩年CL 處理的粗灰分含量顯著高于CM 和C，而CM 和CL 處理的ADF、NDF 含量顯著低于C。兩年CM 和CL 處 理 的RFV 顯 著 高 于C，2019年 較C 分 別 提 高10.73% 和13.06%，2020年 分 別 提 高7.39% 和10.31%。

表6 2019年不同處理下群體的營養(yǎng)成分Table 6 Total nutritional composition under different treatments in 2019

表7 2020年不同處理下群體的營養(yǎng)成分Table 7 Total nutritional composition under different treatments in 2020

2.3 水分利用狀況

兩年灌溉方式對收獲期貯水量、蒸散量、降水利用效率（PUE）、水分利用效率（WUE）和灌水相對生產(chǎn)效率（IPE）均有極顯著影響，種植模式對PUE、WUE 和IPE 均有極顯著影響（表8 和表9）。兩年在同一種植模式下，T5、T6處理的收獲期土壤貯水量、蒸散量和PUE 顯著高于T1。平均值顯示，兩年T2、T3、T4、T5和T6處理的收獲期貯水量、蒸散量和PUE 顯著高于T1，其中2019年各處理的PUE 較T1分別提高19.64%、21.34%、36.91%、43.73%和44.02%，2020年分別提高22.63%、24.41%、44.83%、50.64%和52.19%。兩年T1、T2、T3、T4和T5處理的WUE 顯著高于T6，2019年較T6分別提高22.90%、21.58%、21.71%、13.34%和22.14%，2020年分別提高19.96%、22.07%、21.86%、16.15%和25.18%。兩年T2、T3、T4和T5處理的IPE 顯著高于T6，2019年較T6分別提高36.69%、45.23%、26.22%和48.34%，2020年分別提高31.62%、39.14%、29.46%和45.51%。2020年T3處理下CL 的IPE 顯著高于CM。平均值顯示，兩年CM 和CL 處理的PUE 顯著高于C，2019年較C 分別提高6.49%和9.47%，2020年分別提高9.09%和13.11%。2019年CL 處理的WUE 顯著高于C，較C 提高7.77%，2020年CM 和CL 的WUE 均顯著高于C，較C 分別提高6.55%和8.76%。兩年CL 處理的IPE 顯著高于CM 和C，2019年較CM 和C 分別提高9.52%和11.41%，2020年分別提高7.44%和15.11%。

表8 2019年不同處理下飼草的水分利用特征Table 8 Water use characteristics of forage grass under different treatments in 2019

3 討論

3.1 間作對飼用玉米產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用的影響

間作是影響飼草產(chǎn)量和品質(zhì)的因素之一。一些研究表明，與玉米單作相比，玉米與拉巴豆、大豆、蠶豆（Vicia faba）等豆科作物間作均能顯著提高間作系統(tǒng)的總產(chǎn)量［16，28-30］。本研究結(jié)果與以上相似，雖然間作種植下玉米的干草產(chǎn)量無顯著增加，但兩種間作模式下的群體干草產(chǎn)量均顯著高于單作。這是由于間作較單作可以增加群體葉面積指數(shù)［31］，形成更合理的空間結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了作物對光、溫、水的利用，從而提高作物產(chǎn)量［32-33］，此外，玉米-豆科作物間作還可以促進(jìn)作物根系發(fā)育［34］，提高根際微生物多樣性［35］和有機質(zhì)含量［30，36］，進(jìn)而提高作物對肥料的吸收能力［37］，促進(jìn)作物生物量積累。本研究中玉米-秣食豆間作下的豆科干草產(chǎn)量顯著低于玉米-拉巴豆間作，這與趙海明等［38］的研究結(jié)果相似，這可能是由于秣食豆生育期較短，收獲時葉片已枯黃，而拉巴豆生育期相對較長，收獲時植株葉片仍保持綠色［32］。一些研究表明［29，39-42］，玉米與拉巴豆、大豆等豆科作物間作能夠顯著提高群體的粗蛋白和粗灰分含量，降低ADF 和NDF 含量，顯著增加RFV。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致，兩種間作模式的群體粗蛋白和粗灰分含量及RFV 顯著高于玉米單作，ADF 和NDF 含量均顯著低于單作，這表明間作提高了飼草品質(zhì)。這可能是因為豆科作物的粗蛋白含量較高，而ADF 和NDF 含量遠(yuǎn)低于玉米，因此間作下群體的粗蛋白含量提升，而ADF 和NDF 含量降低。李含婷等［16］研究指出，同一施氮水平下，玉米-豌豆間作系統(tǒng)的WUE 較玉米單作提高了12.9%～41.0%。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果一致，玉米-拉巴豆間作的PUE、WUE 和IPE 顯著高于玉米單作。這可能是由于間作改善了土壤環(huán)境，減少了水分消耗［16，43］。本研究中，間作系統(tǒng)的蒸散量與單作無顯著差異，但顯著提高了干草產(chǎn)量，因此間作系統(tǒng)的WUE 和IPE 顯著增加（表8 和表9）。

表9 2020年不同處理下飼草的水分利用特征Table 9 Water use characteristics of forage grass under different treatments in 2020

3.2 調(diào)虧灌溉對飼草產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用的影響

研究表明在一定范圍內(nèi)，隨著灌溉量的增加，玉米葉片酶活性、籽粒灌漿速率和百粒重增加，進(jìn)而提升玉米產(chǎn)量［44］，但土壤水分過多會影響玉米的生長發(fā)育，過量灌溉不能顯著提高玉米產(chǎn)量［45-46］。本研究結(jié)果與以上研究結(jié)果相似，隨灌水量的增加，群體干草產(chǎn)量增加，但輕度虧水處理與充分灌溉之間無顯著差異，并且前期輕度虧水處理的干草產(chǎn)量略高于后期輕度虧水，這可能是因為玉米在抽雄吐絲期需水較多，而在苗期較少［47］，因此在生育前期輕度虧水對玉米生長影響較小，而后期復(fù)水可促進(jìn)玉米進(jìn)行補償生長，從而獲得較高生物量，但重度虧水條件下則不易恢復(fù)［21，48］。有研究表明，在節(jié)水10%情況下，青貯玉米獲得較高的粗蛋白、淀粉和粗灰分含量［49］，過量灌水會降低玉米的粗蛋白含量和產(chǎn)量［50］。也有研究報道，干旱脅迫會增加青貯玉米的ADF 和NDF 含量［51］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著灌水量的增加，整株玉米、整株豆科及群體的粗蛋白含量呈先增加后降低的趨勢，群體粗脂肪含量顯著提高，而群體的粗灰分、ADF 和NDF 含量顯著降低。這可能是由于過量灌水影響作物對土壤氮的吸收，從而降低粗蛋白含量［50］。一些研究表明，隨著灌溉量的增加，土壤蒸散量隨之增加，WUE 呈先增高后降低的趨勢［21，52］，輕度虧水可以提高玉米的WUE［53-54］。本研究表明，隨著灌溉量的增加，收獲期貯水量、蒸散量和PUE 顯著增加，而WUE 和IPE 先增加后減少，其中前期輕度虧水的WUE 和IPE 顯著高于充分灌溉。這是由于過量灌溉導(dǎo)致蒸散量顯著增加而作物產(chǎn)量無明顯增加，因而降低了WUE 和IPE（表8 和表9）。

4 結(jié)論

玉米-豆科作物間作較玉米單作可顯著增加飼草產(chǎn)量，提高群體的粗蛋白和粗灰分含量，降低ADF 和NDF含量，進(jìn)而提高RFV，改善飼草品質(zhì)。此外，間作較單作顯著提高了WUE，且玉米與拉巴豆間作的效果優(yōu)于秣食豆。與充分灌溉相比，前期輕度虧水處理的玉米、豆科作物及群體的干草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分與充分灌溉無顯著差異，且較充分灌溉減少25%的灌水量，顯著提高了WUE 和IPE。因此，玉米-拉巴豆間作并在前期輕度虧水是一種適宜河西灌區(qū)飼用玉米生產(chǎn)的栽培模式，具有應(yīng)用推廣價值。